Un véhicule électrique à batterie dans le parc de véhicules de l'Université du Queensland. CC BY-ND
La faible efficacité énergétique constitue déjà un problème majeur pour les véhicules à essence et au diesel. En règle générale, seul 20% du total bien-à-roue l'énergie est effectivement utilisée pour alimenter ces véhicules. L'autre% 80 est perdu lors de l'extraction, du raffinage, du transport, de l'évaporation et de la chaleur du moteur. Cette faible efficacité énergétique est la principale raison pour laquelle les véhicules à carburant fossile sont très polluants et relativement coûteux à utiliser.
Dans cet esprit, nous avons cherché à comprendre l’efficacité énergétique des véhicules électriques et à hydrogène dans le cadre d’une étude récente publié au Journal sur la qualité de l'air et les changements climatiques.
Les véhicules électriques s'empilent le mieux
Sur la base d’un large éventail d’études menées dans le monde, nous avons constaté que les pertes énergétiques des véhicules électriques à batterie étaient nettement inférieures à celles des autres technologies de véhicules. Fait intéressant, cependant, les pertes de roue de véhicules à piles à hydrogène ont été trouvés à être presque aussi haute que les véhicules à carburant fossile.
Pertes d'énergie moyennes du puits à la roue provenant de différentes technologies de transmission du véhicule, indiquant les valeurs et les plages types. Remarque: ces chiffres tiennent compte de la production, des transports et de la propulsion, mais ne tiennent pas compte des besoins en énergie de fabrication, qui sont actuellement légèrement plus élevés pour les véhicules électriques et à pile à combustible à hydrogène que pour les véhicules à combustible fossile.
Au début, cette différence significative d’efficacité peut sembler surprenante étant donné l’attention récente portée à l’utilisation d’hydrogène pour le transport.
Alors que la plupart de l'hydrogène aujourd'hui (et pour l'avenir prévisible) est fabriqué à partir de combustibles fossiles, une voie zéro émission est possible si les énergies renouvelables sont utilisées pour:
liquéfier ou comprimer l'hydrogène à un volume économique (1 kg d'hydrogène absorbe 12 mètres cubes à la pression atmosphérique standard; 1 kg d'hydrogène = à peu près 100 km d'autonomie)
et enfin livrer de l'hydrogène à un véhicule à pile à combustible.
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C’est là l’un des défis majeurs à relever pour exploiter l’hydrogène dans les transports: le processus du cycle de vie de l’énergie comporte de nombreuses étapes bien plus nombreuses que l’utilisation directe et plus simple de l’électricité dans les véhicules électriques à batterie.
Chaque étape du processus entraîne une pénalité énergétique et donc une perte d'efficacité. La somme de ces pertes explique finalement pourquoi les véhicules à piles à combustible à hydrogène nécessitent en moyenne trois à quatre fois plus d'énergie que les véhicules électriques à batterie, par kilomètre parcouru.
Impacts du réseau électrique
L’importance future d’une faible efficacité énergétique est mieux comprise lors de l’examen des incidences potentielles sur le réseau électrique. Si les millions de véhicules légers 14 existants en Australie étaient électriques, ils auraient besoin d'environ 37 térawattheures (TWh) d'électricité par an - une augmentation de 15% de la production nationale d'électricité (à peu près équivalente à la production annuelle renouvelable annuelle de l'Australie).
Mais si cette même flotte était convertie pour fonctionner à l'hydrogène, elle aurait besoin de plus de quatre fois l'électricité: environ 157 TWh par an. Cela entraînerait une augmentation de 63% de la production nationale d’électricité.
Une Rapport sur l'infrastructure Victoria atteint une conclusion similaire. Il a calculé qu'une transition complète vers l'hydrogène dans 2046 - pour les véhicules légers et lourds - nécessiterait 64 TWh d'électricité, soit l'équivalent d'une augmentation de 147% de la consommation annuelle d'électricité de Victoria. Les véhicules électriques à batterie, quant à eux, nécessiteraient environ un tiers de la quantité (22 TWh).
Certains pourraient faire valoir que l'efficacité énergétique ne sera plus importante à l'avenir, certaines prévisions suggérant que l'Australie pourrait atteindre 100% énergie renouvelable dès que les 2030. Bien que le climat politique actuel laisse penser que cela sera difficile, même si la transition se produit, les demandes d'énergie renouvelable se feront concurrence entre les secteurs, soulignant ainsi l'importance croissante de l'efficacité énergétique.
Il faut également reconnaître que des besoins énergétiques plus élevés se traduisent par des prix de l’énergie plus élevés. Même si l'hydrogène atteignait la parité de prix avec l'essence ou le diesel à l'avenir, les véhicules électriques resteraient 70-90% moins onéreux à conduire, en raison de leur efficacité énergétique supérieure. Cela sauverait le ménage australien moyen plus que X $ 2,000 par an.
Plan pragmatique pour l'avenir
Malgré les avantages évidents d'efficacité énergétique des véhicules électriques par rapport aux véhicules à hydrogène, la vérité est qu'il n'y a pas de solution miracle. Les deux technologies sont confrontées à des défis différents en termes d’infrastructures, d’acceptation des consommateurs, d’impact sur le réseau, maturité technologique et fiabilitéet le practice (le volume nécessaire pour une quantité suffisante d'hydrogène par rapport à la densité d'énergie de la batterie pour les véhicules électriques).
Les véhicules électriques à batterie ne sont pas encore adaptés à tous les véhicules sur nos routes. Mais sur la base de la technologie disponible aujourd'hui, il est clair qu'une partie importante du parc actuel pourrait passer à une batterie électrique, y compris de nombreuses voitures, bus et camions sur de courtes distances.
Une telle transition représente une approche sensée, robuste et économique pour parvenir aux réductions significatives des émissions dues au transport, requises dans les courts délais indiqués par le récent Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat. rapport sur la limitation du réchauffement climatique à 1.5 ℃, tout en réduisant les coûts de transport.
En association avec d’autres technologies économes en énergie, telles que le exportation directe d'électricité renouvelable à l'étranger, les véhicules électriques à batterie garantiront que l’énergie renouvelable que nous générons au cours des prochaines décennies est utilisée pour réduire le plus possible les émissions, le plus rapidement possible.
Dans le même temps, il convient de poursuivre la recherche sur les options d'efficacité énergétique pour les camions longue distance, les navires et les avions, ainsi que sur le rôle plus général de l'hydrogène et de l'électrification dans la réduction des émissions. dans d'autres secteurs de l'économie.
Avec la Comité spécial du Sénat fédéral sur les véhicules électriques prête à présenter son rapport final en décembre 4, espérons que l’importance de l’efficacité énergétique dans les transports n’a pas été oubliée.
A propos de l'auteur
Jake Whitehead, chercheur, L'Université du Queensland; Robin Smit, professeur auxiliaire, L'Université du Queenslandet Simon Washington, professeur et directeur de l’école de génie civil, L'Université du Queensland
Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.
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